Ein Schalter für den richtigen Rhythmus

Was seine Taufliegen kürzlich im Labor unter Beweis gestellt haben, hätte Prof. Dr. Ralf Stanewsky vom Institut für Neuro- und Verhaltensbiologie den kleinen Insekten nicht zugetraut: Sie haben es geschafft, ihre innere Uhr durch ihr Verhalten wieder zum Laufen zu bringen.

Für die Experimente, über deren Ergebnisse die Fachzeitschrift „Science“ demnächst berichten wird, hatte sich Dr. Angelica Coculla während ihrer Promotion von Versuchen mit menschlichen Teilnehmern aus den 1960er-Jahren inspirieren lassen. Damals lebten Studierende über längere Zeit in einem Bunker ohne Tageslicht. „Man erkannte, dass der Schlaf-Wach-Rhythmus nicht aus dem Ruder lief, sondern sich konstant bei etwas mehr als 24 Stunden einpendelte“, berichtet sie. Die Menschen hätten damals die Möglichkeit gehabt, das Licht nach Belieben ein- und auszuschalten. Das sei ein gravierender Unterschied zu Versuchen mit Taufliegen, bei denen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in Laboren auf der ganzen Welt üblicherweise die Bedingungen vorgeben.

Fliegen können zwar keinen Lichtschalter drücken. Aber mit einem Versuchsaufbau, den die Werkstatt des Fachbereichs Biologie eigens für diesen Zweck konzipierte und realisierte, gab Angelica Coculla ihnen die Möglichkeit, zwischen einem hellen und einem dunklen Aufenthaltsort hin- und herzuwechseln. Zuvor hatte sie die innere zirkadiane Uhr der Fliegen durch Dauerbeleuchtung aus dem Takt gebracht.

Der Lieblingsplatz der meisten Fliegen war eine dunkle Ecke ihrer Behausung, in der es ausreichend Futter gab. „Ich hätte erwartet, dass sie dort sitzen bleiben“, sagt Ralf Stanewsky. Aber die Fliegen verließen ihren komfortablen Platz regelmäßig. Durch die Stippvisiten auf die beleuchtete Seite brachten sie ihre innere Uhr wieder zum Laufen – die Lichtimpulse sind offensichtlich ein wichtiger Hebel der molekularen Signalkaskade. Mit dem molekularen Takt kehrte der Schlaf-Wach-Rhythmus zurück. „Damit gingen längere zusammenhängende Schlafphasen einher, was auf eine verbesserte Schlafqualität hindeutet“, betont Angelica Coculla. Die Ergebnisse unterstreichen, wie wichtig die zeitliche Organisation aus physiologischer Sicht für den Organismus sei, was auch für Menschen gelte, ergänzt Ralf Stanewsky.

Auch evolutionsbiologisch ist die zeitliche Strukturierung des Tages in vielen Fällen sinnvoll. Durch synchronisierte Aktivitätsphasen können Tiere einer Art beispielsweise leichter Paarungspartner finden, oder sie minimieren dank ihrer passgenauen Wachphase das Risiko, Fressfeinden zu begegnen. Fachleute sprechen von einer „zeitlichen Nische“, in denen Tiere aktiv sind. Angelica Coculla zeigte in ihrer Doktorarbeit, dass ein Protein mit der Bezeichnung HSP83 dazu beiträgt, dass Taufliegen ihre zeitliche Nische aufrechterhalten. Wenn das Protein nicht richtig arbeitet, werden die Fliegen in ihrem Rhythmus flexibler. Das kann wiederum hilfreich sein, wenn sich Tiere an veränderte Umweltbedingungen anpassen müssen.

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft ermöglichte die Studien durch eine Finanzierung im Rahmen des Transregio-Sonderforschungsbereichs (SFB-TRR) 212 „NC³.

Autorin: Christina Hoppenbrock

Dieser Artikel stammt aus der Unizeitung wissen|leben Nr. 4, 17. Juni 2026.

 

Hintergrund: die innere Uhr von Taufliegen

Taufliegen (Drosophila melanogaster) haben wie alle Tiere, Menschen und die meisten anderen Organismen eine innere Uhr. Periodisch ablaufende molekulare Prozesse geben einen Schlaf-Wach-Rhythmus vor, der etwa 24 Stunden dauert („zirkadianer Rhythmus“). Gesteuert wird er durch Uhr-Gene mit Namen wie „period“ und „timeless“. Der innere Rhythmus weicht leicht von der natürlichen Tageslänge ab, die durch die Erdrotation bedingt ist. Molekulare Stellschrauben justieren ihn daher permanent anhand äußerer Faktoren wie Licht- und Temperaturzyklen. Um diese Mechanismen zu erforschen, eignen sich Taufliegen, die natürlicherweise morgens und abends in der Dämmerung am aktivsten sind. In Laboren auf der ganzen Welt werden zahlreiche Studien dazu durchgeführt, wie die Fliegen auf Veränderungen der äußeren Rhythmen reagieren und welche Gene an der Regulierung beteiligt sind. Bekannt ist unter anderem, dass die Tiere ihren inneren Rhythmus bei Dauerbeleuchtung verlieren, weil das konstante Licht den permanenten Abbau des zentralen Uhr-Proteins „TIMELESS“ auslöst. Fliegen, deren innere Uhr genetisch gestört ist, leben kürzer und haben weniger Nachkommen.

 

Literaturhinweis:

Coculla A. et al. (2026): Fruit flies actively restart their circadian clock by proactively shaping their environment. bioRxiv preprint; DOI: 10.1101/2025.03.26.645468

Coculla A. et al. (2026): Hsp90 buffers behavioral variability by regulating Pdf transcription in clock neurons of Drosophila melanogaster. PLOS Genetics; DOI: 10.1371/journal.pgen.1012044

Links zu dieser Meldung

• bioRxiv preprint ("Fruit flies actively restart their circadian clock by proactively shaping their environment")
• Originalveröffentlichung in „PLOS Genetics“
• Joint Institute for Individualisation in a Changing Environment (JICE)
• SFB-TRR 212 „NC³“
• AG Stanewsky am Institut für Neuro- und Verhaltensbiologie
• Die Juni-Ausgabe der Unizeitung als PDF
• Alle Ausgaben der Unizeitung auf einen Blick